汶川Ms8.0地震前后南北地震帶北段GPS垂向形變特征

梁洪寶 楊國華

摘要：2008年汶川M、8.0地震對南北地震帶北段垂向變形產(chǎn)生了影響，對1999-2016年多期GPS觀測數(shù)據(jù)進行精密解算，采用多面函數(shù)方法分別對研究區(qū)垂向運動進行周年運動剔除和空間濾波，獲取了汶川地震前后垂向形變特征。結(jié)果表明：①以巴顏喀拉塊體與華南塊體交界帶西側(cè)為界，其西部自東向西呈指數(shù)函數(shù)衰減;東部自西向東呈對數(shù)函數(shù)形式衰減，且東部衰減程度大于西部，兩塊體交界南北段垂向形變特征存在差異性，北段隆升速度和變化梯度均弱于南段;②地震前后南北地震帶北段垂向形變特征具有明顯差異性，相對震前，震后大部分區(qū)域隆升速度加快，平均約為2mm/a，局部區(qū)域加快程度較大，最大值達7mm/a;③垂向速度的差異性變化對地殼的垂向應(yīng)變積累具有影響，最大正影響區(qū)域為巴顏喀拉塊體與華南塊體交界及其西側(cè)區(qū)域，增大了約10×10-/a，約為震前的2倍，最大負影響區(qū)域為川滇塊體北部局部區(qū)域，減小了約7×10-/a。建議對巴顏喀拉塊體與華南塊體交界及其西側(cè)區(qū)域和川滇塊體北部局部區(qū)域強化跟蹤分析。

關(guān)鍵詞：GPS;汶川M8.0地震;南北地震帶北段;垂向形變

中圖分類號：P315.72文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2021）04-0613-09

0引言

2008年汶川M8.0地震發(fā)生在高傾角逆沖斷層龍門山斷裂帶上，而龍門山斷裂帶卻無明顯的水平變形變化（1～3mm/a）（Alexander et al ，2007）。震源深度約為10～20km（陳運泰，2008），造成了強烈地表破壞，同震最大實測水平位移為5.5m（楊少敏等，2012），地表破裂沿北東向約200km（徐錫偉等，2008），震后余震延長至約330km（黃媛等，2008），影響大且范圍廣，由此推斷汶川強震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展勢必由地殼深部原因造成（滕吉文等，2008）。大量研究工作認為地表垂向變化可以解釋為深部新構(gòu)造活動（Brown ，Reilinger，1980），因此，地表垂向運動特征的獲取對汶川地震深層過程的認識及其對南北地震帶北段的影響具有重要意義。

在國家多項科學(xué)項目（牛之俊等，2002;李強等，2012）的支持下，南北地震帶北段積累了自1999年以來多期流動GPS觀測資料，為獲取高分辨率垂向變形特征奠定了基礎(chǔ)，但因其受周期運動和觀測噪聲等干擾，在地殼垂向形變監(jiān)測中的應(yīng)用受到限制。目前對GPS非線性運動的修正主要是基于GRACE 模型（Fu，F(xiàn)reymueller，2012;Liu et al ，2014）或者環(huán)境負荷模型（朱文耀等，2003;王敏等，2005），但受時空分辨率不足和模型精度低的限制，局部區(qū)域?qū)PS非線性運動的修正效果較差（Tesmer et al ，2011）;已有學(xué)者嘗試基于連續(xù)GPS站非線性運動通過反距離加權(quán)平均算法建立區(qū)域非線性運動時變場（Liang et al ，2013;占偉等，2016），但該種方法受單站影響較大，并且空間連續(xù)性較差，僅適用于非線性運動一致性較好的區(qū)域。

本文對南北地震帶北段的流動GPS垂向形變監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理方法進行研究，重點削弱周期運動和觀測噪聲的影響，在此基礎(chǔ)上分別獲取1999—2007年和20092016年研究區(qū)高分辨率垂向形變結(jié)果，分析2008年汶川M8.0地震前后南北地震帶北段垂向形變特征的差異性。

1數(shù)據(jù)處理方法

1.1GPS觀測數(shù)據(jù)處理

本文收集了研究區(qū)內(nèi)2011—2016年的68個連續(xù)GPS站和1999—2016年的266個流動GPS站的相關(guān)數(shù)據(jù)，測站分布如圖1所示，流動觀測采用漫游觀測方式，分別于1999、2001、2004、2007、2009、2010、2011、2012、2013、2014、2015和2016年進行觀測，其中網(wǎng)絡(luò)一期自1999年開始觀測，網(wǎng)絡(luò)二期自2009年開始觀測，每年3—9月完成觀測，每期連續(xù)觀測4天。

為了保持多期數(shù)據(jù)解算結(jié)果的自洽性，本文采用統(tǒng)一策略對全球IGS站數(shù)據(jù)和研究區(qū)內(nèi)GPS數(shù)據(jù)進行解算，數(shù)據(jù)處理采用GAMIT /GLOBK 10.40軟件（Herring ，2010a，b），基本策略如下：①數(shù)據(jù)處理過程中同時解算衛(wèi)星軌道、地球定向參數(shù)、測站坐標、對流層延遲及水平梯度參數(shù)，測站位置施加松弛約束（IGS核心站5cm，非核心站10cm）;②盡可能計算模糊度固定解;③衛(wèi)星截止高度角設(shè)置為10°，采樣間隔30s，并根據(jù)驗后相位殘差對觀測值進行重新定權(quán)（Tregoning，Watson ，2009）;④計算固體潮、海潮、極潮改正，其中海潮負載模型采用FES2004（Lyard et al ，2006），對流層投影函數(shù)采用GMf（Bohm et al ，2006）;⑤不考慮大氣潮汐和非潮汐大氣壓荷載改正;⑥采用絕對天線相位中心改正模型（Schmid et al，2007）;⑦對獲得的日坐標時間序列采用GLOBK 實施基準轉(zhuǎn)換，獲取ITRF2008框架下的測站坐標時間序列，基準轉(zhuǎn)換僅估計平移量和旋轉(zhuǎn)量等6個參數(shù)，以減小未模型化非潮汐大氣壓荷載造成的基準扭曲（Tregoning，van Dam ，2005）;⑧對測站坐標水平向誤差超過5mm或垂向誤差超過20mm的歷元進行剔除，并對觀測少于3期的測站進行剔除。

1.2基于連續(xù)GPS垂向序列構(gòu)建周年運動時變場模型

研究表明連續(xù)GPS垂向運動具有周年特性（朱文耀等，2003;王敏等，2005），本文對研究區(qū)內(nèi)連續(xù)GPS垂向序列進行分析，獲取其垂向周年運動，在此基礎(chǔ)上，采用多面函數(shù)方法對其構(gòu)建垂向周年運動時變場模型。多面函數(shù)的應(yīng)用主要受平差節(jié)點和核函數(shù)及其參數(shù)的影響（武艷強2009： Yang et al， 2013; Liang et al， 2021）鑒于測站間距和周年運動區(qū)域特性，本文采用2°×2°的平差節(jié)點，核函數(shù)采用高斯型函數(shù)，函數(shù)表達式為

式中：k=0.000128;a=2.8;d1為球面上測站至平差節(jié)點的大地線長度，單位為km。

GPS觀測值（綠色箭頭）與模型值（紅色箭頭）如圖1所示。從圖中可以看出，由于研究區(qū)地形復(fù)雜，氣壓、大氣溫度、水文等氣象因素差異較大，致使該區(qū)域GPS觀測的地表垂向彈性變形特征較為復(fù)雜。垂向運動振幅總體上為南大北小，最大振幅達6mm，最小振幅約為1mm;周年運動初相位分布特征與地形高程相關(guān)，高程3000m以上測站極大值為每年2月左右，高程3000m以下測站為每年5月左右。構(gòu)建的周年運動時變場模型顯示，除了銀川（NXYC）站外，其余站垂向周年運動模型值與GPS觀測值符合度較高，說明構(gòu)建的周年運動時變場模型精度較好，能夠較好地反映研究區(qū)空間連續(xù)性的垂向周年變化。

1.3流動GPS垂向周年運動的修正與速率獲取

流動GPS垂向序列表達式為：

式中：a、b、A和φ分別為截距、線性速率、周年運動振幅和周年運動初相位，A和φ為已知參數(shù)（Liang et al ，2013），可通過已構(gòu)建的垂向周年運動時變場模型獲取，最后通過最小二乘平差方法獲取各測站垂向位移速度。

利用上述方法對流動GPS垂向周年運動進行修正，對測站垂向位移速度的改正效果也各不相同，這與測站周年運動大小和每期觀測時間等因素有關(guān)，本文選取了2個典型測站（圖2）進行分析：G067站周年運動較小，振幅約為1.5mm，極大值為每年5月左右，每年觀測時間差異較小，每期觀測值修正后均減小且減小值為1mm左右，周年運動修正前后垂向速度變化較小;H040站周年運動振幅較大，約為5.5mm，極大值為每年2月左右，每年觀測時間差異較大，每期觀測值修正后變化幅度各不相同，如1999年減小了約2mm、2016年增大了約2mm，周年運動修正前后垂向速度變化較大。通過上述方法獲取了1999-2007年和2009—2016年南北地震帶北段垂向GPS速度場（圖3）。圖3a顯示南北地震帶北段大部分區(qū)域表現(xiàn)為隆升和四川盆地的下沉，這一特征與水準觀測結(jié)果（Hao et al ，2014）是一致的，如海源斷裂周邊區(qū)域均顯示2～6mm/a的隆升和四川盆地均顯示1～2mm/a的下沉。但在局部區(qū)域GPS結(jié)果略大于水準結(jié)果，如銀川北部GPS結(jié)果最大值達到了4mm/a，而水準結(jié)果為2mm/a;阿壩地區(qū)GPS結(jié)果最大值達到了5mm/a，而水準最大值為3mm/a。上述差異可能主要是由兩種觀測手段時間尺度不同引起的，水準結(jié)果是幾十年尺度的平均結(jié)果，而GPS結(jié)果僅為8年時間尺度的平均結(jié)果，但在監(jiān)測變形的整體運動趨勢方面仍是可行的。

1.4GPS垂向速度場空間濾波

連續(xù)GPS垂向序列中存在噪聲影響，但并沒有掩蓋其趨勢性運動，而流動GPS僅觀測4天，無法識別和剔除其噪聲，本文對上節(jié)獲取的垂向速度進行空間濾波，并獲取垂向形變速率梯度場。數(shù)據(jù)處理過程為：①數(shù)值逼近，所有測站作為平差節(jié)點，核函數(shù)采用指數(shù)型函數(shù)（Yang et al ，2013），函數(shù)表達式為：

式中：參數(shù)a=1.1;b=1.0;d同前文所述，獲取研究區(qū)內(nèi)0.1°×0.1°格網(wǎng)的垂向位移速度;②空間濾波，核函數(shù)采用高斯型函數(shù)（Yang et al ，2013），函數(shù)表達式同前文所述，平差節(jié)點為0.5°×0.5°通過以上模型即可獲取研究區(qū)0.1°×0.1°的高分辨率垂向速度場;③在第②步獲取的空間濾波模型Fn（A，φ）基礎(chǔ)上，梯度求解模型如公式（4）和（5）所示，獲取空間連續(xù)的高分辨率垂向速度梯度場（圖4），結(jié)果表明，兩期垂向速度梯度場中較大值區(qū)域均位于活動塊體邊界帶，驗證了本文GPS垂向形變監(jiān)測及其數(shù)據(jù)處理方法的可靠性。

2變形特征分析

2.1汶川強震過程初步討論

龍門山構(gòu)造隆升存在擠壓造山模式和下地殼層流模式兩種觀點：擠壓造山模式認為龍門山兩側(cè)受到水平擠壓被迫隆升，而下地殼層流模式認為龍門山隆升與水平關(guān)系不大，認為高原之下存在無需擠壓模式的大規(guī)模水平滑脫層（Royden etal，1997）。研究表明青藏高原東部的巴顏喀拉塊體和羌塘塊體中東部巖石層存在垂直連貫變形（Chang et al ，2015;Liu et al ，2016），上地殼在下地殼的拖動下向東運動（朱守彪，石耀霖，2005），但龍門山地區(qū)上地殼因受到堅硬四川盆地的阻擋作用，東向運動速度小于具有流變性質(zhì)的下地殼東向運動速度（Royden et al ，1997），并且地表GPS東向運動速度也自西向東遞減，直至在龍門山變?yōu)闊o相對變化的相持階段，斷層閉鎖程度越來越高（江在森等，2009），相對上地殼較慢的東向運動，下地殼流變物質(zhì)較快的東向運動受到四川盆地阻擋會造成流變物質(zhì)的積累，導(dǎo)致中下地殼顯著增厚和物質(zhì)密度的增加（朱守彪，張培震，2009），由于龍門山斷裂帶有寶興雜巖及彭灌變質(zhì)雜巖體分布（徐錫偉等，2008），預(yù)示著中下地殼增厚的垂向作用力勢必引起由強度較大介質(zhì)構(gòu)成的龍門山隆升，從而為汶川強震積累能量，即近地表的垂向形變特征在一定程度上可反映汶川強震的深層過程。

本文在巴顏喀拉塊體和華南塊體間沿NW—SE方向獲取了2個垂向速度-地形剖面（圖5），1999—2007年的結(jié)果表明，以塊體交界帶西側(cè)為界，西部自東向西呈指數(shù)函數(shù)衰減，東部自西向東呈對數(shù)函數(shù)衰減，且東部衰減程度大于西部，這與陡峭的地形特征相吻合。說明在震間期龍門山斷裂帶發(fā)生閉鎖，使得巴顏喀拉地塊上地殼的水平運動受阻，造成沿殼內(nèi)“解耦帶”的位移速度越靠近閉鎖斷裂段時越小，在該“解耦帶”之上的上地殼發(fā)生垂直于斷裂走向的水平縮短變形，使得塊體的前端地殼增厚，即龍門山中央斷裂及以西地區(qū)發(fā)生明顯的地表垂向隆升。另外，塊體交界帶及兩側(cè)區(qū)域的南北段垂向形變特征存在差異性，北段隆升速度（圖3）和變化梯度（圖4）均弱于南段，這可能與北段西側(cè)的岷江、虎牙和龍日壩等斷裂帶吸收了巴顏喀拉塊體大部分東向水平運動有關(guān)（杜方等，2009），可見該區(qū)域地殼隆升與水平運動是有關(guān)聯(lián)的，即在陸陸水平向碰撞下，殼、幔介質(zhì)以上、深（20±5）km地殼低速層為上滑移面，并與上地殼解耦，而在深處則以巖石圈底部漂拽、深（100±10）km的軟流層頂部為下滑移面，下地殼和上地幔蓋層物質(zhì)在四川盆地高速“剛性”殼、幔物質(zhì)阻隔下沿龍門山斷裂系的斷層面向上逆沖，當與龍門山斷裂系在（15±5）km深處強烈碰撞時便激發(fā)了汶川M8.0地震和一系列強余震（滕吉文等，2014），本文龍門山兩側(cè)的顯著垂向速度變化為此次逆沖型強震提供了大地測量證據(jù)。

2.2南北地震帶北段垂向形變差異性特征

印度板塊與歐亞板塊的擠壓碰撞形成了青藏高原（Wang et al ，2011），隨著高原的隆升和地殼加厚，其內(nèi)部溫度也逐漸升高，從而導(dǎo)致高原內(nèi)部物質(zhì)由彈性向流變性轉(zhuǎn)變。在推擠力和重力作用下，高原物質(zhì)向四周運移，但由于高原被剛性的塊體所圍限，因此出現(xiàn)了物質(zhì)東流現(xiàn)象（Roy-den et al ，2008）。物質(zhì)在向東運移過程中，在其東部受到堅硬四川盆地的阻擋，一部分向北東方向運移，一部分向南東方向運移，還有一部分東流物質(zhì)受四川盆地阻擋而在龍門山及附近區(qū)域聚集，從而形成了陡峭的山峰。汶川地震GPS水平同震位移顯示東部下盤向西運動，西部上盤向東部運動，且東部衰減程度高于西部，龍門山北段為右旋特性（江在森等，2009），使得巴顏喀拉塊體東部邊界垂向形變特征發(fā)生重大變化，并以此影響南北地震帶北段地區(qū)。

通過對獲取到的19992007年和20092016年研究區(qū)GPS垂向速度場和垂向速度梯度場進行求差處理，得到汶川地震前后南北地震帶北段垂向形變差異特征（圖6）。相比震前，南北地震帶中北部地區(qū)在震后存在大范圍的北東向運動增強現(xiàn)象（鄒鎮(zhèn)宇等，2015），這種運動增強可能造成垂向形變的重新調(diào)整。垂向速度差異結(jié)果（圖6a）表明，震后大部分區(qū)域隆升速度加快，平均約為2mm/a，塊體邊界局部區(qū)域加快程度較大，如西寧南部的祁連塊體邊界為4mm/a、川滇塊體西北邊界為5mm/a、巴顏喀拉塊體東邊界中部為7mm/a;震后小部分區(qū)域出現(xiàn)隆升速度減小，減小幅值在2mm/a以內(nèi)，主要分布在柴達木塊體與巴顏喀拉塊體交界西部及其兩側(cè)區(qū)域，銀川盆地減小幅值約為4mm/a，主要是由震前缺少觀測數(shù)據(jù)引起的。垂直速度梯度差異結(jié)果（圖6b）表明，震后阿拉善塊體西南緣至西寧和銀川及其西南區(qū)域形變梯度值增加了約2×10-8/a，巴顏喀拉塊體與華南塊體交界及其西側(cè)區(qū)域形變梯度值增加幅度較大，達到了10×10-8/a;華南塊體西北部形變梯度減小了約3×10-/a，川滇塊體北部局部區(qū)域形變梯度值減小幅度較大，達到了7×10-8/a;其它區(qū)域變化較小，變化幅值在2×10-/a以內(nèi)。

3結(jié)論

本文針對GPS垂向序列中存在的周年運動和噪聲干擾等難題，重點對周年運動時變場模型構(gòu)建和空間濾波進行研究，獲取了汶川地震前后南北地震帶北段垂直形變的差異性特征，取得了以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)GPS結(jié)果與水準結(jié)果顯示大部分區(qū)域的運動趨勢是一致的，但在數(shù)值上GPS結(jié)果可能高于水準觀測或者構(gòu)造結(jié)果，如阿拉善地塊均有2～3mm/a的抬升量，但明顯高于構(gòu)造研究結(jié)果（0±1）mm/a，主要是由不同結(jié)果基于的時間尺度不同引起的。與連續(xù)GPS相比，流動GPS垂向速率存在2mm/a的偏差（王振東等，2021），在理解流動GPS垂向速率值時需要顧及這一因素。

（2）巴顏喀拉塊體與華南塊體交界存在明顯的垂向運動，以兩塊體交界帶西側(cè)為界，西部自東向西呈指數(shù)函數(shù)形式衰減，東部自西向東呈對數(shù)函數(shù)形式衰減，且東部衰減程度大于西部;兩塊體交界南北段垂向形變特征存在差異性，北段隆升速度和變化梯度均弱于南段。

（3）汶川地震前后南北地震帶北段垂向形變具有明顯差異性，相對震前，震后大部分區(qū)域隆升速度加快，最大值達7mm/a，局部區(qū)域隆升速度減小，減小值小于2mm/a;垂向速度的差異性變化對地殼的垂向應(yīng)變積累具有影響，最大正影響區(qū)域為巴顏喀拉塊體與華南塊體交界及其西側(cè)區(qū)域，最大負影響區(qū)域為川滇塊體北部局部區(qū)域。建議對巴顏喀拉塊體與華南塊體交界及其西側(cè)區(qū)域和川滇塊體北部局部區(qū)域強化跟蹤分析。

參考文獻：

陳運泰。2008。汶川特大地震的震級和斷層長度[J].科技導(dǎo)報，（10）：26-27.

杜方，聞學(xué)澤，張培震，等。2009.2008年汶川8.0級地震前橫跨龍門山斷裂帶的震間形變[J].地球物理學(xué)報，52（11）：2729-2738。

黃媛，吳建平，張?zhí)熘校取?008。汶川8.0級大地震及其余震序列重定位研究[J].中國科學(xué)：地球科學(xué)，38（10）：1242-1249。

江在森，方穎，武艷強，等。2009。汶川8.0級地震前區(qū)域地殼運動與變形動態(tài)過程[J].地球物理學(xué)報，52（2）：505-518。

李強，游新兆，楊少敏，等。2012。中國大陸構(gòu)造變形高精度大密度GPS監(jiān)測——現(xiàn)今速度場[J].中國科學(xué)：地球科學(xué)，42（5）：629-632.

牛之俊，馬宗晉，陳鑫連，等。2002。中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)[J].大地測量與地球動力學(xué)，22（3）：88-93。

滕吉文，白登海，楊輝，等。2008.2008汶川M8.0地震發(fā)生的深層過程和動力學(xué)響應(yīng)[J].地球物理學(xué)報，51（5）：1385-1402。

王東振，趙斌，余建勝，等。2021。流動GPS觀測資料能否用于地殼垂直形變監(jiān)測？——以中國大陸為例[J].大地測量與地球動力學(xué)，41（3）：290-295。

王敏，沈正康，董大南。2005。非構(gòu)造形變對GPS連續(xù)站位置時間序列的影響和修正[J].地球物理學(xué)報，48（5）：1045-1052。

武艷強，江在森，楊國華，等。2009。利用多面函數(shù)整體求解GPS應(yīng)變場的方法及應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），34（9）：1085-1089.

徐錫偉，聞學(xué)澤，葉建青，等。2008。汶川M8.0地震地表破裂帶及其發(fā)震構(gòu)造[J].地震地質(zhì)，30（3）：597-629。

楊少敏，蘭啟貴，聶兆生，等。2012。用多種數(shù)據(jù)構(gòu)建2008年汶川特大地震同震位移場[J].地球物理學(xué)報，55（8）：2575-2588。

占偉，李斐，朱爽，等。2016。應(yīng)用GPS連續(xù)觀測修正流動觀測垂向速率的分析與實驗[J].武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），41（7）：963-968.

朱守彪，石耀霖。2005。青藏高原地形擴展力以及下地殼對上地殼的拖曳力的遺傳有限單元法反演[J].北京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），41（2）：225-234。

朱守彪，張培震。2009.2008年汶川M8.0地震發(fā)生過程的動力學(xué)機制研究[J].地球物理學(xué)報，52（2）：418-427。

朱文耀，付養(yǎng)，李彥。2003。利用GPS高程導(dǎo)出的全球高程振蕩運動及季節(jié)變化[J]中國科學(xué)：地球科學(xué)，33（5）：470-481

鄒鎮(zhèn)宇，江在森，武艷強，等。2015。基于GPS速度場變化結(jié)果研究汶川地震前后南北地震帶地殼運動動態(tài)特征[J].地球物理學(xué)報，58（5）：1597-1609。

Alexander L. Densmore Michael a. et al 2007. Active tectonies of the Beichuan and Pengguan faults at the eastern margin of the Tibetan Plateau[ J. Tectonics， 26（4）： 1-17.

Brown l d reilinger re 1980. releveling Data in north america. Im-plications for Vertical Motions of Plate Interiors. Dynamics of Plate Interiors[ M. American Geophysieal Union（ AGU）： 131-145.

Bohm J， Nill A， Tregoning P， et al.2006. The Global Mapping Funetion （GMF）： A new empirical mapping funetion based on numerical weather model data []. Geophysical Research Letters， 25（33）：L07304.

Chang LJ， Flesch LM， Wang CY， et al.2015. Vertical coherence of de-formation in lithosphere in the eastem Himalayan syntaxis using GPS， Quaternary fault slip rates， and shear wave splitting data[J]Geophysical Research Letters， 42（14）： 5813-5819.

Fu Y， Freymueller JT.2012. Seasonal and long-lerm vertical deformation in the Nepal Himalaya constrained by GPS and GRACE measure-ments[ J].Joumal of Geophysical Research， 117（ B3）： B03407.

HaoM， Qin SL， Shen Z K， et al.2014. Present day crustal vertical move-ment inferred from precise leveling data in eastem margin of Tibetan Plateau[ J]. Tectonophysics， 632（29）： 281-292

Herring TA. King RW.Mcclusky s C.2010a. GAMIT Reference Manu-al. GPS Analysis al MIT version 10.4[ M]. Cambridge： Massachu-setts Institute of technology.

HerringTA， King R W， MeClusky S C.2010b. GLOBK Reference Manu-al. Global Kalman filter VLBI and GPS analysis program[ M]. Cam-bridge： Massachusetts Institute of Technology.

Liang HB， Zhan w， LiJw.2021. Vertical surface displacement of main-land China from GPS using the multisurface function method [ Advances in Space Researeh， https：/ / doi. org/10.1016/j.asr.2021，02.024.

LiangSM， Gan WJ， Shen ZK， et al.2013. Three-dimensional velocity field of present-day crustal motion of the Tibetan Plateau derived from GPS measurements[ J].Joumal of Geophysical Research Solid Earth ，118（10）：5722-5732.

Liu RL， Li JC.Fok HM. et a.2014. Earth surface deformation in the North China Plain detected by joint analysis of GRACE and GPs da-ta[J].Sensors ，14（10）：19861-19876.

Liu S， Jiansi Y， Tian B F， et al.2016. Seismic anisotropy determnined by shear-wave splitting beneath the eastern Tibetan Plateau [ J]. Pure and Applied Geophysics， 173（2）： 439-445

Lyard F， Lefevre F， Letellier T， et al.2006. Modelling the global ocean tides： Modem insights from FES2004[ J]. Journal of Geophysical Re-search Atmospheres， 56（5）： 394-415

Royden LH， Burchfiel B C， Hilst RD V D.2008. The geological evolu-tion of Tibetan plateauJ]. Science 321（5892）： 1054-1058

Royden LH， Burchiel B C， King RW， et al.1997. Surface deformation and lower crustal low in eastern Tibet[ J]. Science， 276（5313）： 788-790.

Sehmid R.Steigenberger P， Gendt G， et al.2007. Generation of a consist-ent absolute phase center correction model for GPS receiver and sat-elliteantennas[]. Journal of Geodesy， 81（12）： 781-798

Tesmer V， Steigenberger P， Dam T V， et al.2011. Vertical deformations from homogeneously processed GRACE and global GPS long-term series[ J. Journal of Geodesy， 85（5）： 291-310.

Tregoning P， van Dam T.2005. Effects of atmospheric pressure loading and seven-parameter transformation on estimates of geodetie motion and station heights from space geodetie observations [ J]. Journal of Geophysical Research Solid Earth， 110（ B3）： B03408

Tregoning P， Watson C.2009. Atmospheric effects and spurious signals in GPS analyses[. Journal of Geophysical Research： Solid Earth，114（B9）：B09403.

Wang Q.Qiao X， Lan QG， et al.2011. Rupture of deep faults in the 2008 Wenchuan earthquake and uplift of the Longmen Shan[ J]. Nature Geoscience， 4（9）： 634-640.

Yang GH， Liu zG， Feng ST， el al.2013. Simulation of land subsidence in North China based on campaign GPS data in a decade[ C].Fron-tiers of Discontinuous Numerical Methods and Practical simulations in Engineering and Disaster Prevention 513-517.

Vertical Deformation in the northern Section of the North-South seismic Belt before and after the Wenchuan M<8.0 Earthquake based on GPS Data

LIANG Hongbao YANG Guohua

（First Crust Monitoring and Application Center， China Earthquake Administration， Tianjin 300180， China）

Abstract

In view of the influence of the 2008 Wenchuan M<8.0 earthquake on the vertical deformation of the northern segment of the North-South Seismic Belt， we calculate with high precision the multi-period GPS observation data during 1999-2016， the features of vertical deformation before and after earthquake are obtained by using the method of polyhedral function to eliminate annual motion and spatial filtering respectively. The results show that In the west side of the junctions of the Bayan Har Block and the South China Block， the vertical deformation at-tenuates from the east to the west in the form of an exponential function while in the west side the vertical deform-ation attenuates from the west to the east in the form of a logarithmic function and the attenuation in the east is greater than in the west. The vertical - deformation characteristics in the north are different from the ones in the south of the two Blocks' junctions. The uplift rate and the change gradient in the northern section are weaker than the ones in the southern section.（2） The vertical deformation of the Northern section of the North - South Seismic Belt before the Wenchuan earthquake was obviously different from the one after the earthquake. The uplift rate ac-celerates in most areas after the earthquake， with an average of about 2 mm/ a and a maximum of 7 mm/ a in the lo-cal area. The uplift rate of the local area decreases and the amplitude decreases within 2 mm/ a.3 The variation of the vertical velocity has an effect on the vertical strain accumulation in the Crust. The largest positive influenced ar-ea is the junction of the Blocks and its western region， with increments about 10 x10/ a and about 2 times of the ones relative to pre-earthquake. The largest negative influenced region is the northern part of the Sichuan-Yunnan Block， with a reduction about 7 x 10/ a. It is necessary to conduct an intensive GPS observation of the junction between the Bayan Har Block and the South China Block and its western region as well as the northern part of the Sichuan Yunnan block should be strengthened

Keywords： Global Positioning System; the Wenchuan Ms8.0 earthquake; the Northern section of the North South seismic belt： vertical deformation